Обработка пластмасс на станке с ЧПУ – почему параметры резки металла портят пластиковые детали

Пластик не отводит тепло от режущей кромки. Он не скалывается — плавится или размазывается. Он не сохраняет допуск после освобождения зажима. И каждый пластик ведет себя по-разному: стратегия, которая работает для POM, не сработает с PEEK, а стратегия, которая работает для PTFE, расплавит акрил.

Поэтомуобработка пластика на станке с ЧПУне может рассматриваться как обработка металла с другой маркировкой материала. Цех, который обрабатывает пластик на том же оборудовании, с теми же инструментами и теми же параметрами, что и алюминий, будет производить детали, которые будут выглядеть приемлемо в день отправки, но деформируются, сжимаются или трескаются после того, как достигают сборочной линии.

В Nuote Metals мы располагаем специализированным цехом по обработке пластмасс, отдельным от наших линий по производству металла. В ячейке используются острые инструменты без покрытия, воздушное охлаждение, фиксация под низким давлением и печи отжига для снятия напряжений. Имея более чем 20-летний опыт экспорта продукции клиентам в сфере медицины, электроники и промышленности, мы поняли, что обработка пластмасс — это другая дисциплина, а не замена материала.

Пластик против металла – три различия, которые меняют план процесса

1. Тепло остается на режущей кромке.

Металл проводит тепло через стружку и заготовку. Пластик нет. Тепло размягчает материал и вместо чистой стружки образует расплавленную клейкую поверхность. ПОМ и акрил особенно чувствительны. Мы контролируем нагрев с помощью острых инструментов с высоким положительным передним углом, высоких скоростей шпинделя и умеренных подач, а также охлаждения воздухом или туманом — пластик нуждается в охлаждении, а не в смазке.

2. Зажим деформирует деталь.

Пластик эластичен. Стандартные металлические тиски сжимают деталь во время обработки, а после освобождения она пружинит, изменяя размеры. Мы используем мягкие губки, обработанные по контуру детали, зажим низкого давления и вакуумную фиксацию для тонких деталей. Критические размеры измеряются после стабилизации детали при комнатной температуре.

3. Внутреннее напряжение через несколько дней деформирует деталь.

Пластиковые прутки подвергаются нагрузкам в результате экструзии. Механическая обработка перераспределяет это напряжение. Деталь правильно измеряет на КИМ, но через два дня деформируется. Для деталей из PEEK, PTFE и крупных деталей из POM мы отжигаем материал перед механической обработкой и снимаем напряжение между черновой и чистовой обработкой. Это не является обязательным — это разница между деталью, которая поставляется правильно, и деталью, которая правильно собирается.

Сорта пластика, которые мы обрабатываем, и как каждый из них ведет себя

Примечание о PEEK:PEEK — самый требовательный пластик, который мы обрабатываем. Он дорогой, склонен к деформации под напряжением и чувствителен к нагреву. Мы отжигаем заготовку из ПЭЭК перед механической обработкой и подвергаем чистовой обработке после снятия напряжений, иначе после поставки деталь будет двигаться. Дляобработка пластика на станке с ЧПУPEEK, этап отжига не является обязательным.

Реальный пример – изолятор PEEK для медицинского оборудования

Немецкому производителю медицинского оборудования требовался изолятор из PEEK с допуском отверстия 0,01 мм, плоскостностью 0,02 мм и без оплавленных краев. Их предыдущий поставщик обработал деталь из прутков PEEK без отжига. При осмотре диаметр отверстия был измерен правильно, но через три дня он уменьшился на 0,04 мм.

Что мы сделали по-другому:

• Отжиг заготовок из ПЭЭК перед механической обработкой, что снижает напряжение при экструзии.
• Черновая обработка, затем снятие напряжения с детали перед чистовой обработкой.
• Использованы острые твердосплавные пластины с высоким положительным передним краем и воздушным охлаждением — без оплавленных кромок.
• Измерение диаметра отверстия осуществлялось через 48 часов стабилизации, а не сразу после обработки.
• Отгружено 2500 штук без отклонений размеров после поставки.

Вот чтообработка пластика на станке с ЧПУДолжен доставить: не просто деталь, размеры которой правильны в день отправки, но деталь, которая останется правильной и после того, как достигнет вашей сборочной линии.

Часто задаваемые вопросы

В1: Почему моя пластиковая деталь деформировалась после механической обработки?

Ответ: Деформация возникает из-за внутреннего напряжения. Пластиковые прутки подвергаются нагрузкам в результате экструзии. Механическая обработка удаляет материал и перераспределяет это напряжение: деталь измеряется правильно, а через несколько дней перемещается. Решение заключается в отжиге материала перед механической обработкой и снятии напряжений между черновой и чистовой обработкой. Для деталей из PEEK, PTFE и крупных деталей из POM отжиг не является обязательным. Если ваш поставщик обрабатывает пластик без снятия напряжений, после доставки деталь будет двигаться.

Вопрос 2: Какую охлаждающую жидкость следует использовать для обработки пластмасс на станках с ЧПУ?

Ответ: Большинство пластмасс не нуждаются в смазке — им необходимо охлаждение. Охлаждающая жидкость может впитываться нейлоном, окрашивать POM или оставлять остатки на PEEK. Для большинства пластмасс мы используем воздушное или туманное охлаждение. Исключением является акрил, который может треснуть при термическом ударе: для акрила мы используем только высокую скорость и продувку воздухом. Дляобработка пластика на станке с ЧПУ, стратегия подачи СОЖ зависит от материала, а не от универсального правила.

В3: Можете ли вы соблюдать жесткие допуски на детали из PEEK и PTFE?

Ответ: Да, но для каждого из них используются разные стратегии. PEEK хорошо сохраняет допуск после отжига и снятия напряжений, и мы обычно придерживаемся ±0,01 мм. ПТФЭ мягче и расползается под нагрузкой — он сохраняет допуск при проверке, но может смещаться в процессе эксплуатации. Что касается ПТФЭ, мы обрабатываем его до нижнего предела диапазона допуска и советуем клиентам учитывать в своей конструкции возможность текучести в холодном состоянии. Дляобработка пластика на станке с ЧПУДля обоих материалов главное — обработать, стабилизировать и измерить, а не измерять сразу после остановки инструмента.